JP2001062410A - Cleaning nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は洗浄用のウォーター
ジェットを作り出すノズルに係り、特にキャビテーショ
ンを用いて洗浄を行う洗浄用ノズルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nozzle for producing a water jet for cleaning, and more particularly to a nozzle for cleaning using cavitation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】錆や溶融固着物あるいはスラッジ状の付
着物や汚れを除去するのに、ウォータージェット洗浄法
が広く用いられている。図１３は、従来から広く用いら
れている通常のウォータージェット洗浄法を示してお
り、ノズル１２からのウォータージェット１４により、
母材８上の付着物９を除去するものである。ノズル１２
には、高圧水２が供給される高圧水供給部３が設けら
れ、その高圧水供給部３の先端部には、しぼり部１３及
び該絞り部３に接続して噴出孔５が形成されている。１
５は跳ね返り水である。2. Description of the Related Art A water jet cleaning method is widely used to remove rust, melted or sludge-like deposits and dirt. FIG. 13 shows a conventional water jet cleaning method widely used in the past, and a water jet 14 from a nozzle 12
This is for removing the deposit 9 on the base material 8. Nozzle 12
Is provided with a high-pressure water supply section 3 to which high-pressure water 2 is supplied. At the tip of the high-pressure water supply section 3, an ejection hole 5 is formed to be connected to the throttle section 13 and the throttle section 3. I have. 1
5 is bounce water.
【０００３】噴出孔５から噴射されるウォータージェッ
ト１４は気相中のウォータージェットで、キャビテーシ
ョンは存在しておらず、ジェットの衝突圧力のみが付着
物９に発生する。その衝突圧力の大きさは、キャビテー
ションによる衝撃圧に比べると、１〜２桁も小さい。ま
た、付着物には容易に除去可能なものもあれば、かなり
堅固に付着してなかなか除去できないものも多い。その
ため、除去しにくい付着物に対しては、高速ウォーター
ジェットが用いられる。この高速ウォータージェットで
は、ポンプの吐出圧力が高められ噴射水量も多いので、
除去しにくい付着物、例えば堅固なスケールのような付
着物をも容易に除去することができる。The water jet 14 jetted from the jet hole 5 is a water jet in the gas phase, and has no cavitation. Only the jet collision pressure is generated on the deposit 9. The magnitude of the impact pressure is smaller by one or two digits than the impact pressure due to cavitation. In addition, some of the deposits can be easily removed, and many of the deposits are quite firmly attached and cannot be easily removed. Therefore, a high-speed water jet is used for the deposits that are difficult to remove. In this high-speed water jet, the discharge pressure of the pump is increased and the amount of injected water is large,
Deposits that are difficult to remove, for example, deposits such as firm scale, can also be easily removed.
【０００４】しかし、ポンプの吐出圧力を高めるには、
ポンプの動力を増大させなければならず、エネルギーコ
スト的に不利となる。However, to increase the discharge pressure of the pump,
The power of the pump must be increased, which is disadvantageous in energy cost.
【０００５】そこで、キャビテーションを用いた洗浄法
が提案されている。この洗浄法では、図１２に示すよう
に、ノズル１に高圧水供給部３、しぼり部４、噴出孔５
が設けられ、さらに噴出孔５の出口先端には吊り鐘形の
拡大空洞部６が形成されている。そして、噴出孔５から
高圧水２が噴射されると、拡大空洞部６の内部には周囲
水１１として水が充満し、拡大空洞部６内にキャビテー
ション・ジェット７が発生する。このノズル１では、キ
ャビテーションの作用を積極的に利用しているので、高
圧水２の圧力をむやみに高めなくても付着物９を良好に
除去することができ、またキャビテーション気泡が急速
に崩壊するとき、超高圧力の衝撃波が生じるので、洗浄
もスムーズに行えるようになる。Therefore, a cleaning method using cavitation has been proposed. In this cleaning method, as shown in FIG. 12, a high-pressure water supply unit 3, a squeezing unit 4,
Is provided, and a hanging bell-shaped enlarged cavity 6 is formed at the end of the outlet of the ejection hole 5. When the high-pressure water 2 is jetted from the ejection holes 5, the inside of the enlarged cavity 6 is filled with water as ambient water 11, and the cavitation jet 7 is generated in the enlarged cavity 6. In the nozzle 1, since the action of cavitation is positively used, the deposit 9 can be satisfactorily removed without unnecessarily increasing the pressure of the high-pressure water 2, and the cavitation bubbles rapidly collapse. At this time, since a shock wave of an ultra-high pressure is generated, cleaning can be performed smoothly.
【０００６】このようなキャビテーションを用いた洗浄
法では、洗浄対象物が水中にあるケースとは異なり、気
相中においては、ウォータージェットにキャビテーショ
ンを発生させる技術、すなわちノズルにおいてキャビテ
ーション・ジェット（Cavitating jet）を作り出す技術
が必要になる。In the cleaning method using such cavitation, unlike the case where the object to be cleaned is in water, a technique for generating cavitation in a water jet in the gas phase, that is, a cavitation jet in a nozzle. ) Is required.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
キャビテーションを用いた洗浄法では、ノズルの出口開
口端の位置決めに問題がある。すなわち、拡大空洞部６
の出口開口端が、付着物９から離れすぎると、拡大空洞
部６内に周囲水１１が無くなり、キャビテーション・ジ
ェット７は通常の気相中ウォータージェットとなり、付
着物９を除去する威力は半減する。一方逆に、出口開口
端を付着物９に押し付け過ぎると、リーク水１０の行き
場が無くなってしまうので、拡大空洞部６内の周囲水１
１の圧力が増大し、キャビテーション・ジェット７が不
安定になる。However, the above-mentioned conventional cleaning method using cavitation has a problem in positioning the opening end of the nozzle. That is, the enlarged cavity 6
Is too far from the deposit 9, the surrounding water 11 disappears in the enlarged cavity 6, the cavitation jet 7 becomes a normal water jet in the gas phase, and the power of removing the deposit 9 is reduced by half. . On the other hand, if the outlet opening end is pressed too much against the deposit 9, there is no place for the leak water 10 to go.
1 increases and the cavitation jet 7 becomes unstable.
【０００８】本発明の目的は、ノズルの出口開口端の位
置決めを適正かつ容易に行うことができる洗浄用ノズル
を提供することにある。An object of the present invention is to provide a cleaning nozzle capable of appropriately and easily positioning the outlet opening end of the nozzle.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、噴出孔から噴出するウォータージェット
を洗浄対象物に衝突させることにより、前記洗浄対象物
の表層に生成・堆積もしくは固着した物質を除去する洗
浄用ノズルにおいて、前記噴出孔の出口に、該噴出孔よ
りも大きな径を有する円筒状の拡大空洞部を延設すると
ともに、前記拡大空洞部の先端に末広がりの出口拡大部
を設け、かつ前記出口拡大部の開口端に前記拡大空洞部
内の水を放射状に排出する排出流路を設けたことを特徴
としている。In order to achieve the above object, the present invention provides a method of producing, depositing, or fixing on a surface layer of an object to be cleaned by colliding a water jet ejected from an ejection hole with the object to be cleaned. In the cleaning nozzle for removing the removed substance, a cylindrical enlarged cavity having a diameter larger than the ejection hole is extended at the exit of the ejection hole, and an exit enlarged portion diverging at a tip of the enlarged cavity. And a discharge channel for radially discharging water in the enlarged cavity portion is provided at an open end of the outlet enlarged portion.
【００１０】上記構成によれば、出口拡大部の開口端を
洗浄対象物に押し当てて、噴出孔からウォータージェッ
トを噴射させると、拡大空洞部の内部にはウォータージ
ェットとして噴射された水が充満し、ウォータージェッ
トは激しいキャビテーションを伴うキャビテーション・
ジェットとなって、洗浄対象物に衝突する。これによっ
て、洗浄対象物の表層に生成・堆積もしくは固着した物
質を容易に除去することができる。また、キャビテーシ
ョン・ジェットは洗浄対象物に衝突した後、出口拡大部
の開口端に設けられた排出流路を通って放射状に排出さ
れる。このとき、拡大空洞部内にたまる水と、ウォータ
ージェットとして供給される水量とのバランスをとりな
がら排出される。排水流路からは、水と除去された物質
の破片が排出される。According to the above configuration, when the opening end of the outlet enlarged portion is pressed against the object to be cleaned and the water jet is jetted from the jet hole, the water jetted as the water jet fills the inside of the enlarged cavity. Water jets are used for cavitation with severe cavitation.
As a jet, it collides with the object to be cleaned. This makes it possible to easily remove substances generated, deposited or fixed on the surface layer of the object to be cleaned. After the cavitation jet collides with the object to be cleaned, the cavitation jet is radially discharged through a discharge flow path provided at the opening end of the outlet enlarged portion. At this time, the water is discharged while maintaining the balance between the water accumulated in the enlarged cavity and the amount of water supplied as the water jet. From the drainage channel, water and debris of the removed material are discharged.
【００１１】本発明の洗浄用ノズルでは、出口拡大部の
開口端を洗浄対象物に押し当てるだけで、拡大空洞部内
には水が充満し、さらにキャビテーション・ジェットが
形成される。このため、ノズルの微妙な位置決めに関す
る操作の難しさが解消され、オペレータの洗浄作業が容
易になり、洗浄を効率よく行うことができる。また、無
駄に消費される水も減るので、洗浄排水も削減できて排
水処理のコスト低減を図ることもできる。In the cleaning nozzle of the present invention, water is filled in the enlarged cavity and a cavitation jet is formed by simply pressing the open end of the outlet enlarged portion against the object to be cleaned. For this reason, the difficulty of the operation regarding the fine positioning of the nozzle is eliminated, the cleaning work of the operator becomes easy, and the cleaning can be performed efficiently. In addition, since wasteful consumption of water is reduced, washing wastewater can be reduced, and the cost of wastewater treatment can be reduced.
【００１２】本発明では、拡大空洞部は噴出孔側が半球
状もしくは偏平状に形成され、また、出口拡大部は半球
状もしくは略円錐状に形成されている。In the present invention, the enlarged cavity portion is formed in a hemispherical or flat shape on the ejection hole side, and the outlet enlarged portion is formed in a hemispherical or substantially conical shape.
【００１３】また、本発明は、噴出孔の出口と出口拡大
部の開口端間の軸方向距離を、キャビテーション・ジェ
ットの軸方向に対する衝撃圧分布の２番目のピークに相
当する領域に選定したことを特徴としている。さらに本
発明は、噴出孔の出口と出口拡大部の開口端間の軸方向
距離を、キャビテーション・ジェットの軸方向に対する
衝撃圧分布の最初のピークに相当する領域に選定したこ
とを特徴としている。Further, according to the present invention, the axial distance between the outlet of the ejection hole and the open end of the outlet enlarged portion is selected to be a region corresponding to the second peak of the impact pressure distribution in the axial direction of the cavitation jet. It is characterized by. Further, the present invention is characterized in that the axial distance between the outlet of the ejection hole and the open end of the outlet enlarged portion is selected to be a region corresponding to the first peak of the impact pressure distribution in the axial direction of the cavitation jet.
【００１４】本発明では、その内部でキャビテーション
が最も活発になる形状の拡大空洞部が設けられているの
で、強力なキャビテーションを伴うウォータージェット
を洗浄対象物に衝突させることができる。２番目のピー
クの領域を使う場合は、比較的低強度の付着物が対象と
なる。これに対して、最初のピークを使う場合は、キャ
ビテーションの生成が、ノズルから噴出した直後の
「芯」の断続的分裂に影響を及ぼすので、硬質のスケー
ルも効率よく破壊・除去できる。According to the present invention, since the enlarged cavity having a shape in which cavitation is most active is provided therein, a water jet with strong cavitation can be caused to collide with the object to be cleaned. In the case of using the area of the second peak, relatively low-strength deposits are targeted. On the other hand, when the first peak is used, the generation of cavitation affects the intermittent division of the “core” immediately after being ejected from the nozzle, so that the hard scale can be efficiently destroyed and removed.
【００１５】また、拡大空洞部の内壁にはダイヤモンド
等から成る硬質皮膜をコーティングすることができる。The inner wall of the enlarged cavity can be coated with a hard film made of diamond or the like.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。 （実施の形態１）図１乃至図３は本発明の実施の形態１
による洗浄用ノズルを示しており、図１は洗浄用ノズル
の断面図、図２と図３は図１をＡ−Ａ方向から見た矢視
図である。本実施の形態の洗浄用ノズル１′は高圧水供
給流路３を有し、この高圧水供給流路３にはノズル１′
の上流側より高圧水２が供給される。高圧水２の流れに
沿って高圧水供給流路３の下流側には、しぼり角度θが
約１５０度のしぼり部（径収縮部）と噴出孔５が形成さ
れ、高圧水２はしぼり部で減圧・加速された後に、噴出
孔５から噴射される。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIGS. 1 to 3 show Embodiment 1 of the present invention.
1 is a cross-sectional view of the cleaning nozzle, and FIGS. 2 and 3 are views of FIG. 1 as viewed in the direction of arrows AA. The cleaning nozzle 1 'of the present embodiment has a high-pressure water supply channel 3, and the high-pressure water supply channel 3 has a nozzle 1'.
High-pressure water 2 is supplied from the upstream side of. On the downstream side of the high-pressure water supply channel 3 along the flow of the high-pressure water 2, a squeezed portion (diameter contraction portion) having a squeezing angle θ of about 150 degrees and an ejection hole 5 are formed. After being decompressed and accelerated, it is ejected from the ejection hole 5.
【００１７】噴出孔５の出口には、曲率半径Ｒの半球体
である円弧形空洞部１７が形成されている。この曲率半
径Ｒの大きさは、噴出孔５の内径のおよそ２０倍であ
る。円弧形空洞部１７の下流側には、同一径で長さｌs
の円筒形空洞部１８が設けられている。さらに、この円
筒形空洞部１８の先端には、略半球体の円弧形出口拡大
部１９が設けられており、この円弧形出口拡大部１９の
開口端には、排出流路として複数の排水溝２０が半径方
向放射状に刻設されている。このように、本実施の形態
の洗浄用ノズル１′には、噴出孔５の出口に、円弧形空
洞部１７、円筒形空洞部１８及び円弧形出口拡大部１９
から成る拡大空洞部１６が設けられている。また、拡大
空洞部１６の内壁にはダイヤモンド等から成る硬質皮膜
がコーティングされている。An arc-shaped hollow portion 17 which is a hemisphere having a radius of curvature R is formed at the outlet of the ejection hole 5. The magnitude of the radius of curvature R is about 20 times the inner diameter of the ejection hole 5. On the downstream side of the arc-shaped cavity 17, the same diameter and length ls
Is provided. Further, a substantially hemispherical arc-shaped outlet enlarged portion 19 is provided at the tip of the cylindrical hollow portion 18, and a plurality of discharge passages are formed at the open end of the arc-shaped outlet enlarged portion 19. Drainage grooves 20 are formed radially radially. As described above, in the cleaning nozzle 1 ′ of the present embodiment, the arc-shaped cavity 17, the cylindrical cavity 18, and the arc-shaped outlet enlarged portion 19 are provided at the outlet of the ejection hole 5.
Is provided. The inner wall of the enlarged cavity 16 is coated with a hard film made of diamond or the like.
【００１８】排水溝２０は、図２のように円弧形出口拡
大部１９の開口端の円周方向に１２０度ピッチで３箇所
に刻設してもよいし、図３のように円弧形出口拡大部１
９の開口端の円周方向６０度ピッチで６箇所に刻設して
もよい。また、３箇所や６箇所に限らず、２箇所、４箇
所、５箇所、または７箇所以上刻設してもよい。The drain grooves 20 may be formed at three places at a pitch of 120 degrees in the circumferential direction of the open end of the arc-shaped outlet enlarged portion 19 as shown in FIG. 2, or as shown in FIG. Enlarged exit 1
Nine openings may be engraved at six locations at a pitch of 60 degrees in the circumferential direction. In addition, not only three places or six places but also two places, four places, five places, or seven or more places may be engraved.
【００１９】上記構成の洗浄用ノズル１′において、洗
浄対象物を洗浄する際には、円弧形出口拡大部１９の開
口端を洗浄対象物に押し付けて、ウォータージェットと
して高圧水２を噴出孔５から供給することにより、拡大
空洞部１６の内部には水が充満する。また、円弧形出口
拡大部１９の開口端には排水溝２０が刻設されているの
で、拡大空洞部１６内にたまった水は排水溝２０を介し
てノズル１′の外部へ容易に排出される。噴出孔５の出
口と円弧形出口拡大部１９の開口端との距離ｌ ２は、拡
大空洞部１６内に生じるキャビテーション・ジェットの
スタンドオフ距離に相当している。この距離ｌ２を、噴
流の軸方向衝撃圧力分布における２番目のピーク（第２
ピーク）に相当する領域から選定する。この第２ピーク
に相当するｌ２を用いると、ジェットの衝突によるエネ
ルギーが狭い領域に集中しないので、母材を傷つけるこ
となくキャビテーションの作用を十分に活用した洗浄が
可能になる。距離ｌ２の長さは、高圧水２の圧力が、例
えば７００ｋｇｆ／ｃｍ２の場合、噴出孔５の内径の７
０倍以上１３０倍未満程度の範囲内から選定する。In the cleaning nozzle 1 'having the above structure, the cleaning
When cleaning the object to be cleaned, open the arc-shaped outlet enlarged portion 19.
Press the mouth end against the object to be cleaned, and
By supplying high-pressure water 2 from the spout 5
The interior of the cavity 16 is filled with water. Also, the arc-shaped outlet
A drain 20 is formed at the open end of the enlarged portion 19.
Then, the water accumulated in the enlarged cavity 16 passes through the drain 20.
And is easily discharged to the outside of the nozzle 1 '. Eject hole 5
Distance l between the mouth and the open end of the arc-shaped outlet enlarged portion 19 2Is
Of the cavitation jet generated in the large cavity 16
It corresponds to the standoff distance. This distance l2The jet
The second peak in the axial shock pressure distribution of the flow (second
Peak). This second peak
L equivalent to2With the use of
The lug does not concentrate in a narrow area and may damage the base material.
Cleaning that makes full use of the effects of cavitation
Will be possible. Distance l2The length is the pressure of high pressure water 2
For example, 700kgf / cm2, The inner diameter of the ejection hole 5 is 7
It is selected from the range of about 0 to less than 130 times.
【００２０】図１に示した例では円弧形出口拡大部１９
を略半球体としていたが、図４に示した洗浄用ノズル
１″には、拡がり角度φの円錐形出口拡大部２１が設け
られている。円錐形出口拡大部２１とした場合には、図
１の場合と比べると、キャビテーション・ジェットが衝
突した場合におけるキャビテーションの威力が幾分劣る
ものの、略円錐形であるため加工が容易であるという利
点がある。In the example shown in FIG.
Is substantially hemispherical, but the cleaning nozzle 1 ″ shown in FIG. 4 is provided with a conical outlet enlarged portion 21 having a divergent angle φ. Compared with the case of 1, the power of cavitation when the cavitation jet collides is somewhat inferior, but there is an advantage that the processing is easy because of the substantially conical shape.
【００２１】次に、本実施の形態における洗浄用ノズル
１′の作用について説明する。図５(ａ)は、本実施の形
態による洗浄用ノズル１′を用いて洗浄している様子を
模式的に描いたものである。拡大空洞部１６の中には、
キャビテーションが激しく発達したキャビテーション・
ジェット２９が生じて、母材８上のスケール２５に衝突
し、スケール２５を破壊して母材８から離脱させる。拡
大空洞部１６内に吹き込まれた水は、スケール２５が粉
々に粉砕された破片とともに、排出溝２０から放射状に
ノズル１′の外へ排出される。また洗浄用ノズル１′で
は、図５(ｂ)に示すように、第２ピーク２８の領域を利
用しており、ジェットの衝突よりもキャビテーションの
威力が強まる。そのため、広い衝突面にキャビテーショ
ンによる洗浄の効果が及ぶようになる。すなわち、洗浄
が最も効果的に起こるようになる。また、エネルギーが
局部に集中しないので、母材８に損傷を与えることもな
い。このように第２ピーク２８を利用する方法は、比較
的軟らかなスケールやスラッジの除去に適している。な
お、図５(ｂ)において、２７は第１ピークであり、これ
については後述する。Next, the operation of the cleaning nozzle 1 'in this embodiment will be described. FIG. 5A schematically illustrates a state in which cleaning is performed using the cleaning nozzle 1 'according to the present embodiment. In the enlarged cavity 16,
Cavitation with strong cavitation
A jet 29 is generated and collides with the scale 25 on the base material 8, destroying the scale 25 and separating from the base material 8. The water blown into the enlarged cavity 16 is discharged radially out of the nozzle 1 ′ from the discharge groove 20 together with the fragments obtained by crushing the scale 25 into pieces. Further, in the cleaning nozzle 1 ', as shown in FIG. 5B, the area of the second peak 28 is used, and the power of cavitation is stronger than the collision of the jet. Therefore, the effect of cleaning by cavitation is exerted on a wide collision surface. That is, the cleaning is most effectively performed. In addition, since the energy is not concentrated on a local part, the base material 8 is not damaged. The method using the second peak 28 is suitable for removing relatively soft scale and sludge. In FIG. 5B, reference numeral 27 denotes a first peak, which will be described later.
【００２２】図６は、水洗に要する時間を、本発明と従
来技術とで比較したものである。縦軸における水洗時間
ｔは、従来技術における水洗時間ｔ*で割ることにより
無次元化した。したがって、従来技術においてｔ／ｔ*
＝１となる。この従来技術では前述したように、拡大空
洞部出口と洗浄対象物間のギャップ設定が難しく、ギャ
ップが大き過ぎるとキャビテーション・ジェットが形成
されないなど、洗浄効果が維持できなくなる性質があ
る。これに対して本発明においては、ｔ／ｔ*＝０.５５
であり、高効率を常時確保することで水洗時間を大幅に
短縮できる効果が得られている。FIG. 6 shows a comparison of the time required for water washing between the present invention and the prior art. The washing time t on the vertical axis was made dimensionless by dividing by the washing time t * in the prior art. Therefore, in the prior art, t / t *
= 1. As described above, in this conventional technique, it is difficult to set the gap between the outlet of the enlarged cavity and the object to be cleaned. If the gap is too large, the cavitation jet is not formed, and the cleaning effect cannot be maintained. In contrast, in the present invention, t / t * = 0.55
Therefore, the effect that the flushing time can be greatly reduced by always ensuring high efficiency is obtained.
【００２３】図７の実証試験結果は、水洗に使用する水
量（同時に排水の量となる）Ｗに対して、従来技術と本
発明とを比較したものである。縦軸の水洗水量Ｗは、従
来技術における水洗水量Ｗ*で割ることで無次元化して
いる。すなわち、先行技術においてＷ／Ｗ*＝１とな
る。図６に示したように、本実施の形態では水洗時間の
短縮という効果が生まれたことから容易に想像されるこ
とであるが、水洗水量Ｗに対しても６割もの削減を図る
ことができている。この効果は、排水処理のコストも抑
制できるという効果につながる。The result of the verification test shown in FIG. 7 is a comparison between the prior art and the present invention with respect to the amount W of water used for washing (the amount of wastewater at the same time). The vertical axis of the flush water amount W is made dimensionless by dividing the flush water amount W * in the prior art. That is, W / W * = 1 in the prior art. As shown in FIG. 6, in the present embodiment, it is easily imagined that the effect of shortening the washing time has been produced, but it is possible to reduce the washing water amount W by as much as 60%. ing. This effect leads to the effect that the cost of wastewater treatment can be suppressed.
【００２４】図８は、スケール除去量Ｍに対して、図１
３に示した通常のウォータージェット法と本発明の性能
を実績に基づいて比較したものである。縦軸のスケール
除去量Ｍは、従来技術におけるスケール除去量Ｍ*で割
ることにより無次元化した。したがって、図１３に示し
た従来技術においてＭ／Ｍ*＝１となる。この従来技術
では、気相中のウォータージェットの衝突圧力のみを用
いるので、際立った高い圧力は作用せず、キャビテーシ
ョンの衝撃力を駆使する本発明との差は歴然である。従
来技術に対して、本発明では、４倍近くまでスケール除
去量を増やす効果が生まれたことが確認できた。なお、
ここで対象としたスケールは、ヴィッカース硬度Ｈｖが
約５００の比較的硬質のものであるが、多孔質のスケー
ルやソフトスケールの場合には、従来技術と本発明にお
けるスケール除去量の差は図８の結果よりも縮小する。
すなわち、硬質の（ハード）スケールの方が、本発明の
適用対象としてふさわしい、ということになる。FIG. 8 is a graph corresponding to FIG.
3 is a comparison of the performance of the present invention with the ordinary water jet method shown in FIG. The scale removal amount M on the vertical axis was made dimensionless by dividing by the scale removal amount M * in the prior art. Therefore, M / M * = 1 in the prior art shown in FIG. In this prior art, since only the collision pressure of the water jet in the gas phase is used, a remarkably high pressure does not act, and the difference from the present invention which makes full use of the cavitation impact force is obvious. It was confirmed that the present invention produced an effect of increasing the amount of scale removal to nearly four times that of the prior art. In addition,
The scale targeted here is a relatively hard one having a Vickers hardness Hv of about 500. However, in the case of a porous scale or soft scale, the difference between the scale removal amount in the prior art and the present invention is shown in FIG. Smaller than the result.
That is, a hard (hard) scale is more suitable as an application target of the present invention.
【００２５】（実施の形態２）次に、本発明の実施の形
態２を説明する。実施の形態１では、ノズル内の拡大空
洞部におけるキャビテーション・ジェットの第２ピーク
領域を使用した例であったが、本実施の形態では、硬質
スケール３０の除去に対して、キャビテーション・ジェ
ット２９の第１ピーク２７（図１１(ｂ)参照）の領域を
使用した例である。(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 of the present invention will be described. In the first embodiment, the second peak area of the cavitation jet in the enlarged cavity in the nozzle is used. However, in the present embodiment, the cavitation jet 29 is used to remove the hard scale 30. This is an example in which the area of the first peak 27 (see FIG. 11B) is used.
【００２６】図９はノズルの軸方向断面図、また図１０
は図９のＣ−Ｃ方向から見た矢視図である。第１ピーク
は、ジェットが十分に広がる以前の領域であるから、拡
大空洞部１６′の容積は、図１に示した第２ピークを利
用する拡大空洞部のそれに比べると小さい。本実施の形
態の洗浄用ノズル１″′には、噴出孔５の先端に偏平円
弧形空洞部２２が設けられ、さらにこの偏平円弧形空洞
部２２に円筒形空洞部２３が延設されている。円筒形空
洞部２３の出口が、このノズルの開口端となっており、
この開口端には、図１０に示すように８本の突起状円柱
体２４が植設されている。そして、これら突起状円柱体
２４の隙間をぬって、洗浄水が放射状に排出される。本
実施の形態の作用について説明する。噴出口５の出口で
は、図１１(a)に示すように、高速（およそ５００〜１
０００ｍ／秒）で吹き出す水芯３２が生成され、同時に
発生するキャビテーションが引き金（トリガ）となって
分裂し、断続的に除去対象である硬質スケール３０の表
面に高速で衝突する。この水芯３２の衝突とキャビテー
ションの連成作用により、硬質スケール３０は破壊さ
れ、粉々の破片３１となって放射状にひろがる吹き出し
流２６とともに排出される。FIG. 9 is an axial sectional view of the nozzle, and FIG.
FIG. 10 is a view as seen from the direction of arrows CC in FIG. 9. Since the first peak is a region before the jet has sufficiently spread, the volume of the enlarged cavity 16 'is smaller than that of the enlarged cavity utilizing the second peak shown in FIG. In the cleaning nozzle 1 ″ ′ of this embodiment, a flat arc-shaped hollow portion 22 is provided at the tip of the ejection hole 5, and a cylindrical hollow portion 23 is extended from the flat arc-shaped hollow portion 22. The outlet of the cylindrical cavity 23 is the open end of this nozzle,
As shown in FIG. 10, eight projecting cylindrical bodies 24 are planted at the open ends. Then, the cleaning water is radially discharged through the gaps between the protruding cylindrical bodies 24. The operation of the present embodiment will be described. At the outlet of the jet port 5, as shown in FIG.
(000 m / sec) is generated, and the cavitation that occurs at the same time is generated as a trigger, which breaks up and intermittently collides with the surface of the hard scale 30 to be removed at high speed. The hard scale 30 is destroyed by the coupled action of the water core 32 and the cavitation, and the hard scale 30 is discharged together with the blowing flow 26 that spreads radially as broken pieces 31.
【００２７】ちなみに、第１ピーク２７の領域は、噴出
孔５の口径をＤjとすると、スタンドオフ距離Ｘsとし
て、８Ｄj＜Ｘs＜２０Ｄj程度の範囲に存在する。Incidentally, the area of the first peak 27 exists in a range of about 8Dj <Xs <20Dj as stand-off distance Xs, where Dj is the diameter of the ejection hole 5.
【００２８】[0028]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、以
下の効果が期待できる。 （１）洗浄対象物に対してノズル開口端を押し付けるの
みで適正な洗浄効果が得られる。その結果、ノズルの位
置決めに関する精密な操作が一切不要になる。 （２）硬・軟質に係わらず様々なスケールの除去に対応
できるようになり、しかも母材に損傷を与えることが無
いので、洗浄施工の信頼性が高まる。 （３）洗浄水の使用量が少なくて済むので、洗浄排水が
減少し、処理コストも抑えることが可能になる。 （４）最適なスタンドオフ距離の設定が可能になるた
め、水洗時間を短く済ますことができる。 （５）発達したキャビテーションの作用を積極的に活用
するため、噴射圧力（あるいはポンプの吐出圧力）をむ
やみに高くしなくても済み、エネルギーコスト的に有利
である。As described above, according to the present invention, the following effects can be expected. (1) An appropriate cleaning effect can be obtained only by pressing the nozzle opening end against the cleaning object. As a result, no precise operation related to nozzle positioning is required. (2) Various scales can be removed regardless of hardness or softness, and the base material is not damaged, so that the reliability of cleaning work is improved. (3) Since the amount of washing water used is small, the amount of washing wastewater is reduced, and the processing cost can be reduced. (4) Since the optimum stand-off distance can be set, the washing time can be shortened. (5) Since the developed cavitation function is actively used, the injection pressure (or the discharge pressure of the pump) does not need to be increased unnecessarily, which is advantageous in energy cost.
【図１】本発明の実施の形態１による洗浄用ノズルの断
面図である。FIG. 1 is a sectional view of a cleaning nozzle according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１をＡ−Ａ方向から見たときの洗浄用ノズル
の開口端を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing an opening end of a cleaning nozzle when FIG. 1 is viewed from the AA direction.
【図３】洗浄用ノズルの開口端の変形例を示した図であ
る。FIG. 3 is a view showing a modified example of the opening end of the cleaning nozzle.
【図４】洗浄用ノズルの開口端の変形例を示した図であ
る。FIG. 4 is a view showing a modified example of the opening end of the cleaning nozzle.
【図５】図１の洗浄用ノズルにおける作用を説明した図
である。FIG. 5 is a view for explaining the operation of the cleaning nozzle of FIG. 1;
【図６】本発明の洗浄用ノズルを適用したことによる効
果を説明した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an effect obtained by applying the cleaning nozzle of the present invention.
【図７】本発明の洗浄用ノズルを適用したことによる効
果を説明した図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an effect obtained by applying the cleaning nozzle of the present invention.
【図８】本発明の洗浄用ノズルを適用したことによる効
果を説明した図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an effect obtained by applying the cleaning nozzle of the present invention.
【図９】本発明の実施の形態２による洗浄用ノズルの断
面図である。FIG. 9 is a sectional view of a cleaning nozzle according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】図９をＣ−Ｃ方向から見たときの洗浄用ノズ
ルの開口端を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing an opening end of the cleaning nozzle when FIG. 9 is viewed from the CC direction.
【図１１】図９の洗浄用ノズルにおける作用を説明した
図である。FIG. 11 is a view for explaining the operation of the cleaning nozzle of FIG. 9;
【図１２】従来技術によるキャビテーションを用いた洗
浄法を説明した図である。FIG. 12 is a diagram illustrating a cleaning method using cavitation according to a conventional technique.
【図１３】従来技術によるウォータージェット洗浄法を
説明した図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a water jet cleaning method according to the related art.
１′，１″，１″′ ノズル ２ 高圧水 ３ 高圧水供給部 ４ しぼり部 ５ 噴出孔 １６，１６′ 拡大空洞部 １７ 円弧形空洞部 １８，２２ 円筒形空洞部 １９ 円弧形出口拡大部 ２０ 排出溝 ２１ 偏平円形空洞部 ２４ 突起状円柱体 1 ', 1 ", 1"' Nozzle 2 High-pressure water 3 High-pressure water supply part 4 Squeezing part 5 Jetting hole 16, 16 'Enlarged cavity 17 Arc-shaped cavity 18, 22 Cylindrical cavity 19 Enlarged arc-shaped exit Part 20 discharge groove 21 flat circular hollow part 24 projecting cylindrical body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 曜明 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 浜田 幾久 東京都港区浜松町二丁目４番１号 バブコ ック日立株式会社内 (72)発明者 宇根 照夫 東京都港区浜松町二丁目４番１号 バブコ ック日立株式会社内 Ｆターム(参考） 3B116 BB32 BB90 3B201 BB32 BB90 BB92 CB01 4F033 AA04 BA04 CA01 DA01 EA01 NA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yukiaki Matsumoto 6-9 Takaracho, Kure-shi, Hiroshima Babcock Hitachi Inside the Kure Plant (72) Inventor Ikuhisa Hamada 2-4-1 Hamamatsucho, Minato-ku, Tokyo Babcock Hitachi, Ltd. (72) Inventor Teruo Une 2-4-1 Hamamatsucho, Minato-ku, Tokyo Babcock Hitachi, Ltd. F-term (reference) 3B116 BB32 BB90 3B201 BB32 BB90 BB92 CB01 4F033 AA04 BA04 CA01 DA01 EA01 NA01
Claims (6)
を洗浄対象物に衝突させることにより、前記洗浄対象物
の表層に生成・堆積もしくは固着した物質を除去する洗
浄用ノズルにおいて、 前記噴出孔の出口に、該噴出孔よりも大きな径を有する
円筒状の拡大空洞部を延設するとともに、前記拡大空洞
部の先端に末広がりの出口拡大部を設け、かつ前記出口
拡大部の開口端に前記拡大空洞部内の水を放射状に排出
する排出流路を設けたことを特徴とする洗浄用ノズル1. A cleaning nozzle for removing a substance generated, deposited or fixed on a surface layer of the object to be cleaned by colliding a water jet ejected from the ejection hole with the object to be cleaned. A cylindrical enlarged cavity having a diameter larger than the ejection hole is extended, and a divergent outlet enlarged portion is provided at the tip of the enlarged cavity, and the inside of the enlarged cavity is provided at an open end of the outlet enlarged portion. Cleaning nozzle characterized by having a discharge channel for radially discharging water
て、 前記拡大空洞部は、前記噴出孔側が半球状もしくは偏平
状に形成されていることを特徴とする洗浄用ノズル。2. The cleaning nozzle according to claim 1, wherein the enlarged cavity has a hemispherical or flat shape on the side of the ejection hole.
て、 前記出口拡大部は、半球状もしくは略円錐状に形成され
ていることを特徴とする洗浄用ノズル。3. The cleaning nozzle according to claim 1, wherein the outlet enlarged portion is formed in a hemispherical or substantially conical shape.
て、 前記噴出孔の出口と前記出口拡大部の開口端間の軸方向
距離を、キャビテーション・ジェットの軸方向に対する
衝撃圧分布の２番目のピークに相当する領域に選定した
ことを特徴とする洗浄用ノズル。4. The cleaning nozzle according to claim 1, wherein an axial distance between an outlet of the ejection hole and an opening end of the outlet enlarged portion is a second value of an impact pressure distribution in an axial direction of the cavitation jet. A cleaning nozzle selected in a region corresponding to a peak.
て、 前記噴出孔の出口と前記出口拡大部の開口端間の軸方向
距離を、キャビテーション・ジェットの軸方向に対する
衝撃圧分布の最初のピークに相当する領域に選定したこ
とを特徴とする洗浄用ノズル。5. The cleaning nozzle according to claim 1, wherein an axial distance between an outlet of the ejection hole and an opening end of the outlet enlarged portion is an initial peak of an impact pressure distribution in an axial direction of the cavitation jet. A cleaning nozzle selected in a region corresponding to
て、 前記拡大空洞部の内壁にダイヤモンド等から成る硬質皮
膜をコーティングしたことを特徴とする洗浄用ノズル。6. The cleaning nozzle according to claim 1, wherein a hard coating made of diamond or the like is coated on an inner wall of the enlarged cavity.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24555699A JP2001062410A (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Cleaning nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24555699A JP2001062410A (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Cleaning nozzle |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001062410A true JP2001062410A (en) | 2001-03-13 |
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ID=17135470
Family Applications (1)
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